Что такое ПОЯС КОЙПЕРА И ОБЛАКО ООРТА?
«Весь горизонт впереди представлял собой облако туманной белой дымки — не сплошной, а испещренной темными сгустками, пересеченной светящимися полосами, ярко пылающими струями и потоками огня, исходящими из одной точки. При существовавшем увеличении ядро кометы едва виднелось вдали как крошечное черное пятнышко, и тем не менее было очевидно, что именно оно является источником всего, что происходило вокруг».
В поясе Койпера (художественная реконструкция)
Что встретим мы в окрестностях Солнечной системы за орбитой Плутона, некогда бывшей последней, самой удаленной планетой?
Лишь сравнительно недавно, в начале 1990-х годов, астрономы с помощью высокочувствительного оборудования смогли открыть первые после Плутона и его спутника Харона трансплутоновые объекты. Ими оказались ледяные и каменные астероиды, некоторые из них настолько велики, что, как Ирида, превышают диаметр Плутона и заслуживают ранга карликовой планеты.
Большинство этих гигантских астероидов принадлежит так называемому поясу Койпера, названому в честь астронома Джерарда Койпера, предсказавшего его существование еще в 1951 году. По своей форме пояс Койпера напоминает геометрическую фигуру тор, простирается на расстояние от 30 до 50 а. е. от Солнца.
Первым доказательством существования пояса Койпера стало открытие в 1992 году астрономами Дэвидом Джюитом и Джейном Лу из Гавайского университета с помощью новых мощных телескопов довольно слабого объекта в виде 200-километрового ледяного шара, вращающегося вокруг Солнца на расстоянии около 50 а. е. (7,5 млрд км). В течение следующих лет обнаружили еще несколько сотен подобных объектов, что сыграло свою роль в понижении планетного статуса Плутона и отнесении его к сообществу малых планет пояса Койпера.
После ввода в строй гигантских наземных и космических телескопов астрономические открытия пошли непрерывным потоком, и сегодня в поясе Койпера обнаружены тысячи самых разных объектов. Большинство планетоидов расположено на удалении от 7 до 10 млрд км от Солнца, но встречаются и отдаленные астероиды, которых отделяет от нашего светила более 50 млрд км!
Пояс Койпера
Что же населяет эти далекие уголки нашего солнечного дома? Еще до открытия пояса Койпера ряд астрономов высказывали предположение, что далеко за границей орбиты Плутона (тогда эта планета считалась последней и самой далекой от Солнца) существует особое скопление далеких трансплутоновых объектов. Эта гипотеза долго не находила надежного подтверждения, ведь единственными выходцами из тех темных далей являются кометы с очень вытянутыми орбитами, которые астрономы называют долгопериодическими. Причем сопоставить, одна ли это космическая странница или их несколько, довольно трудно, ведь, например, ярчайшая комета Хейла-Боппа посетит нас снова лишь через четыре тысячелетия.
Далекие транснептуновые объекты вне планетарных границ Солнечной системы пока еще трудно отнести к какому-либо классу малых тел. таким как астероиды или ядра комет. Известно только, что наблюдаемые объекты имеют диаметр от 100 до 800 км и темно-красную с коричневатым оттенком поверхность, свидетельствующую о ее солидном возрасте в сотни миллионов, а может быть — и в миллиарды лет. Существуют версии, что подобным цветом транснептуновые тела обязаны неким неизвестным органическим соединениям. Сегодня крупное население пояса Койпера составляют 50-100 тыс. стокилометровых карликовых планет, что делает это скопление малых тел в сотни раз массивнее главного пояса астероидов. Гипотетически пояс Койпера может быть сохранившимся остатком протопланетного газопылевого облака, из которого возникла Солнечная система.
Крупнейшие обитатели пояса Койпера в сравнении с Землей
Транснептуновые объекты вблизи Плутона
Вполне может быть, что существенную часть пояса Койпера составляют кометные ядра из смеси пыли и замерзших газов, по виду похожие на гигантские грязные снежки. По мере приближения к Солнцу поверхность кометных ядер начинает нагреваться и с нее испаряются газы, светясь под солнечными лучами. Так возникает кометный хвост, направленный от Солнца, поскольку его отбрасывает прочь солнечный ветер. Обычно размеры и массы комет близки к средним астероидам, а их орбиты могут иметь самую различную конфигурацию, причем движутся они вокруг Солнца и в прямом, и в обратном направлении.
Выйдя из пояса трансплутоновых тел. окинем еще раз мысленным взором все солнечное семейство и попытаемся понять некоторые общие правила поведения его членов. Первое, что бросается в глаза, — это то, что все без исключения планеты летят по своим орбитам в одном направлении, совпадающем с вращением Солнца вокруг своей оси. Для землян это будет направление против часовой стрелки, если они будут рассматривать Солнечную систему с Северного полюса. Вторая особенность связана с суточным движением, которое для большинства планет также происходит в прямом направлении с запада на восток, лишь Уран и Плутон вращаются, будто лежа на боку, в обратном направлении, как и Венера. В-третьих, плоскости орбит планет почти без исключений расположены вблизи плоскости солнечного экватора.
Исключение (и то не полное) составляет только орбита Плутона, отклоняющаяся более чем на 15 C от среднего уровня. Да еще Меркурий в своем движении имеет наклон орбиты менее 7 для остальных планет этот параметр меньше 5 C. Меркурий и Плутон, таким образом, имеют самые наклоненные орбиты по отношению к некоторой усредненной плоскости, за которую в астрономии условно принимается плоскость орбиты Земли. Для землян эта плоскость совпадает с плоскостью годового пути Солнца по небу — эклиптики, по сути дела являющейся следствием вращения Земли вокруг Солнца.
Пролетая вблизи нашего светила, эти космические странники, а вернее, их ядра, переходят в активное состояние. При этом астрономы наблюдают у них несколько различных составных частей.
Самая известная из комет Солнечной системы — это, несомненно, комета Галлея. Она сыграла в истории астрономии, да и небесной механики, большую роль и тесно связанна с открытием закона всемирного тяготения. Дело в том, что коллега и друг Исаака Ньютона астроном и математик Эдмунд Галлей был автором первого каталога по всем ранее наблюдавшимся кометам. Обрабатывая данные, Галлей обратил внимание на странную закономерность: три кометы возникали с четкой периодичностью в 76 лет, двигаясь практически по одной и той же траектории. Естественно, его тут же осенила мысль, что это могло быть одно и то же небесное тело. На основании своей гипотезы Галлей предсказал следующее появление странной планеты — и не ошибся, а Ньютон использовал его расчеты для построения своей теории гравитации, впоследствии получившей название закона всемирного тяготения.
Самая знаменитая «хвостатая звезда» в Солнечной системе — комета Галлея
Магнитный хвост кометы Галлея
Сейчас по хроникам и документам определено ровно 30 прохождений кометы вблизи Солнца вплоть до 240 года до н. э. В последний раз она наблюдалась в 1986 году, а следующее ее появление следует ожидать в середине 2061 года.
Сравнительные параметры облака Оорта
Именно из этой протяженной сферической оболочки, содержащей колоссальный рой кометных ядер, к нам и прибывают «хвостатые звезды». Размеры этого скопления гигантских снежков из грязного льда и пыли с вкраплениями каменных глыб более чем впечатляет, ведь имеет форму сложной сферической фигуры радиусом от 5 тыс. до 100 тыс. а. е.
Считается, что, поскольку большинство населения облака Оорта представляет собой «строительный мусор» от возникновения Солнечной системы, то и вращаться эти карликовые планеты с астероидами должны в плоскости эклиптики, где расположены орбиты всех планет. При этом получается, что пространство за облаком Оорта Солнечной системе уже как бы и не принадлежит, а попавшие сюда объекты вполне могут начать свое межзвездное путешествие.
Можно попробовать оценить космические просторы, на которых раскинулся наш солнечный дом, следующим образом: представим себе, что время, за которое солнечный свет доходит до планет земной группы и газовых гигантов, сравнимо с нашими поездками в центр и на окраины большого города. Для времени достижения лучами Солнца ледяных гигантов подойдет аналогия с поездками в соседние города, а вот чтобы осветить пояс Койпера и облако Оорта, надо представить, что мы отправились путешествовать по другим странам и континентам.
Новые жители солнечной семьи — карликовые планеты Эрида и Седна
В 2003 году в 100 а. е. (15 млрд км) от Солнца была обнаружена малая планета, названная Седна. Параметры орбиты не позволили отнести ее к населению пояса Койпера, ведь в своем максимальном удалении (афелии) Седна отдаляется от Солнца на расстояние 900 а. е. (135 млрд км), а в максимальном сближении (перигелии) приближается на 80 а. е. (12 млрд км).
Все это позволило предположить, что астрономическая наука впервые встретилась с небесным телом из внутренней области облака Оорта, потому как даже в перигелии Седна проходит в полтора раза дальше от Солнца, чем расположилась внешняя граница пояса Койпера.
Это интересно
Как археологи раскапывают артефакты из далекого прошлого, восстанавливая историю земной цивилизации, так и астрономы, изучая кометное вещество, надеются заглянуть в далекое время рождения Солнечной системы. Существует даже экзотическая гипотеза, что химические реакции на поверхности кометных ядер под воздействием космической радиации могли бы быть причиной появления в первичной земной атмосфере органических соединений, ставших основой для зарождения жизни.
Изучение кометы Галлея АМС, конечно же, не закончилось ее недавним посещением, более того, иногда речь даже заходит о пилотируемом полете с высадкой на поверхность этой вечной космической странницы. Ничего недостижимого здесь на самом деле нет, ведь приблизительно в тот же период планируются полеты и на другие планеты Солнечной системы. Впрочем, киноволшебники Голливуда давно уже демонстрируют нам впечатляющие картины десанта на кометное ядро…
Возвращение «хвостатой звезды»
Большинство комет из общего многомиллиардного количества находится на дальних окраинах Солнечной системы, в таинственном облаке Оорта. Непосредственно до облака Оорта земная космонавтика, наверное, доберется еще нескоро, поэтому все надежды современные астрономы связывают с теми из комет, которые благодаря каким-то неизвестным гравитационным импульсам от планет сходят на орбиты, направленные вглубь Солнечной системы. У нескольких сотен таких комет астрономы даже сумели весьма точно определить орбиты. Это очень важно для их дальнейшего изучения, ведь в настоящее время ученые не перестают мечтать о высадке экспедиции на одну из этих «хвостатых звезд».
Комета Хейла — Боппа
Кометы иногда приходят из самых глубин космоса, например с границы гелиосферы. Тогда эти летающие айсберги, состоящие из водяного льда и замороженных газов, покрытые пылью, оставшейся еще со времен формирования Солнечной системы, несут ценнейшую информацию для планетологов, исследующих историю возникновения и эволюции нашего солнечного мира.
Так или иначе, но астрономическую науку в будущем непременно ожидают многочисленные открытия, которые, несомненно, пополнят небесное население огромной семьи Солнца.
